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(S-7a)   Un buco nero al centro della nostra galassia

    Il nostro Sole fa parte di un immenso raggruppamento di stelle, a forma di ruota. In una notte oscura questo sistema forma una banda luminosa che attraversa il cielo: la "Via Lattea", come la chiamavano gli antichi greci e, per noi, la nostra galassia. Quando si guarda in qualunque parte di questo chiarore, si sta guardando la ruota di profilo, e quello che in realtà si vede è la luce di molte, moltissime stelle lontane, il cui splendore si fonde in un unico chiarore diffuso.

    Che cos'è che tiene insieme questa ruota? Gli astronomi sospettano da tempo che il motivo sia la presenza di un buco nero molto massiccio, e che ogni galassia abbia una massa centrale di questo genere, creata agli albori della storia dell'universo. Questo sospetto ha portato all'attenzione degli studiosi una sorgente molto concentrata di onde radio, che si è scoperto emettere anche raggi X, nascosta dietro le nubi di polvere della costellazione del Sagittario.

    Adesso si è ottenuta una prova piuttosto convincente. È stata trovata in quella regione una stella che orbita attorno a una concentrazione di massa oscura, stimata a circa 3,7 milioni di volte la massa del nostro Sole (più o meno 1,5 milioni). Le leggi della fisica non consentono altra spiegazione, che non quella della presenza di un enorme buco nero.

Le stelle vicino a un buco nero

    L'immagine popolare di un "buco nero" è piuttosto minacciosa, un vortice che risucchia ogni cosa che arrivi nelle sue vicinanze, inghiottendola senza mai più restituirla. Ma non è così. La forza di gravità vicino a un buco nero è effettivamente tremenda, ma come l'attrazione gravitazionale del Sole, della Terra o di ogni altro oggetto, obbedisce alla legge della conservazione dell'energia. Ogni oggetto attratto da un buco nero guadagna velocità ed energia, e queste quantità possono diventare molto grandi. Tuttavia, a meno che l'oggetto si trovi ad essere diretto esattamente verso il buco nero (che è un bersaglio relativamente piccolo), esso gli passerà vicino e poi volerà via di nuovo, come quando una cometa passa vicino al Sole. La velocità acquistata nella caduta verso il buco nero sarà proprio quella ad aiutare l'oggetto a sfuggire.
Orbita della stella S2

     La stella S2

    L'intensa gravità del buco nero impedisce anche alla luce di sfuggire, e quindi il buco nero è invisibile (infatti è "nero"!). Nelle sue vicinanze, tuttavia, vi è una densità di stelle piuttosto alta (ved. qui per una immagine), inclusa una grossa stella -- circa 15 volte la massa del Sole e 7 volte il suo raggio -- che recentemente si è trovato che orbita attorno al centro con un periodo di soli 15,2 anni. Questa stella, designata S2 dagli astronomi, segue un'orbita ellittica che nel suo punto più vicino arriva a circa 124 unità astronomiche (1 UA corrisponde alla distanza Terra-Sole) dal centro della galassia (ved. l'illustrazione). In quel momento la velocità arriva a circa 5000 km/sec -- quasi il 2% della velocità della luce! La parte della stella rivolta verso il buco nero risulta un po' più vicina al buco nero rispetto alla faccia rivolta dalla parte opposta, ed è quindi attratta più intensamente. In una posizione così ravvicinata, questa differenza di attrazione può frantumare una stella, ma la S2 dovrebbe portarsi circa 70 volte più vicina perché ciò possa avvenire, a una distanza cioè confrontabile con quella del raggio orbitale di Marte.


    L'osservazione di questa orbita, riportata da Rainer Schödel del Max Planck Institute (Germania) e dai suoi colleghi, è stato un trionfo dell'astronomia fatta dalla Terra. Benché S2 sia molto più grande e più brillante del Sole, la sua luce visibile è oscurata dalla polvere e non arriva fino a noi. Tuttavia la radiazione infrarossa (IR) emessa da S2 può penetrare attraverso le polveri, e per rivelarla è stata usata una sofisticata camera IR, collegata a un telescopio di 8 metri di diametro dell'Osservatorio Europeo Australe in Cile. Il gigantesco specchio del telescopio ha evitato il tremolio e lo sfarfallio dell'immagine dovuti all'atmosfera, mediante la tecnica della "ottica adattiva", con specchi che si adattano rapidamente alla situazione atmosferica, ottenendo così la risoluzione incredibilmente spinta di 1/100 di secondo d'arco (si noti la scala del grafico qui sopra!).

Un mostro tenuto a dieta stretta

    Anziché essere un vorace divoratore di stelle e di gas interstellare, il "nostro" buco nero è al contrario piuttosto benigno. Il gas che vi cade dentro fa sì che vengano emessi raggi X, ma l'emissione è debole, a parte qualche occasionale "brillamento" che si pensa sia dovuto alla cattura di qualche grosso frammento di materia, delle dimensioni di una cometa. Un articolo su "Science" (30 Maggio 2003, pag. 1356) chiama questo buco nero il "Pozzo scuro, sofferente la fame, della Via Lattea" e suggerisce anche una spiegazione. Il centro galattico si trova ora all'interno di una bolla di gas in espansione, che sembra sia stata prodotta circa 10-50·000 anni fa, quando una supernova esplose nelle vicinanze. L'ipotesi è che la parte frontale della bolla spazzi via il gas interstellare e tenga bassa la densità del gas attorno al buco nero.

Per saperne di più

    L'articolo che ha annunciato la scoperta (con i dettagli tecnici): A Star in a 15.2 year orbit around the supermassive black hole at the center of the Milky Way (Una stella in un'orbita di 15,2 anni attorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea), di R. Schödel et al (22 co-autori), Nature, vol. 419, p. 694-6, 17 Ottobre 2002.

    Sullo stesso fascicolo vi è anche un breve resoconto, che descrive quel lavoro per un lettore non specialista: Into the heart of darkness (Nel cuore dell'oscurità) di Karl Gebhardt, Nature, vol 419, p. 675-6, 17 Ottobre 2002.

    Postscriptum 31 Luglio 2003: Notate "The Black Hole at the center of Our Galaxy" (Un buco nero al centro della nostra galassia) di Fulvio Melia, pubblicato nel 2003 dall'Università di Princeton -- 201 pp, $29,95, recensito su "Science", 18 Luglio 2003, p. 314. Una discussione più dettagliata sull'argomento... ed è non più di una coincidenza che il titolo del libro sia uguale a quello di questa sezione!

E a proposito...

        La leggenda greca del latte della madre divina sparso attraverso il cielo è anche all'origine della parola "galassia", poiché "gala" in greco significa latte. L'antico nome ebraico della Via Lattea era "fiume di fuoco" (nahar di nur).
Domande poste dagli utenti:   Attorno a che cosa ruota il Sole?   (domanda fatta prima che fosse scritta questa sezione).
              ***     Che cos'è che tiene insieme le galassie?

Questa sezione è una estensione della nostra discussione sul Sole. "Dagli astronomi alle astronavi" continua con alcune sezioni riguardanti il volo spaziale e le astronavi, cominciando con Il principio del razzo.